TEMA DE PORTADA: TECNOLOGÍA / GEMELOS DIGITALES EN INFRAESTRUCTURA CIVIL / GABRIEL T. AYORA TOBILLA

de México (CMIC CDMX), acordaron que el Instituto de Ingeniería de la UNAM coordine la elaboración del proyecto de Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana, en concurrencia con la normativa integral que se propone con las instancias competentes. En su elaboración participan expertos, grupos colegiados y asociaciones.

Con el fin de conseguir los recursos necesarios para su ejecución, se convino que en los contratos en que un constructor resulte ganador con la adjudicación de una obra pública con el gobierno de la Ciudad de México (Secretaría de Obras y Servicios o Sistema de Aguas de la Ciudad de México, Sacmex), se solicite la retención voluntaria por un monto de 3 al millar. De esa retención, 2 al millar se destina al fondo de capacitación que administra la CMIC CDMX, y 1 al millar, es decir, la tercera parte (mil pesos por cada millón de pesos), se deposita en otro fondo de la CMIC. Mediante un convenio entre la CMIC CDMX y el II UNAM, los fondos correspondientes a 1 al millar se han venido depositando para desarrollar el proyecto de legislación.

Posible efecto multiplicador de la LEIU

De acuerdo con el artículo 115 constitucional, relativo a las atribuciones del municipio en México, los municipios tienen la facultad para normar su desarrollo urbano. Una interpretación de este precepto ha concluido que ellos tienen la responsabilidad de establecer los reglamentos de construcción y sus normas. Asimismo, se ha entendido que sólo pueden regularse las acciones concertadas entre los gobiernos federal, estatales y municipales mediante la elaboración de planes y programas, lo que desde luego deja sin fuertes atribuciones normativas los intentos para concertar acciones más decididas en materia de construcción y asentamientos humanos. Esta interpretación ha imposibilitado el desarrollo de legislación y normatividad de alcance nacional.

Otra posible interpretación, más amplia e integral, ha planteado que dicha facultad para elaborar e implantar reglamentos no es tal. Mientras que este dilema jurídico se resuelve, la LEIU podría servir como referencia (y en algunos casos como modelo) en otras entidades federativas. Un primer logro deseable sería que las entidades federativas que forman la Zona Metropolitana del Valle de México (Ciudad de México, Estado de México e Hidalgo) adoptaran la misma ley. Baste recordar que la construcción en la entidad federativa con mayor población en el país (el Estado de México, con 17 millones y casi el doble de la población de la Ciudad de México) se desarrolla al amparo de disposiciones administrativas de menor rango jerárquico que el de un reglamento.

La posibilidad de contar con un marco legal nacional, integrado por una LEIU nacional o un conjunto coherente de LEIU en cada entidad federativa, permite pensar en establecer normas técnicas complementarias modelo de alcance nacional. Así, por ejemplo, se podría pensar en una norma de diseño por sismo o viento que reconozca las diferencias en peligro y que incorpore criterios, métodos y ecuaciones modernos y que estén regulados por leyes y reglamentos coherentes con figuras auxiliares, métodos de aceptación, permanencia y exclusión, criterios de preparación continua de las partes, así como esquemas de certificación de competencias, entre otros.

Reflexión final

Una Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana y su observancia impactarán favorablemente a la sociedad. Con ella se obtendrán beneficios invaluables relativos a la planeación, organización y seguridad de las personas, así como del patrimonio público y privado. Este es el momento para, reconociendo y aprovechando lo mucho avanzado, replantear lo que no ha funcionado o lo que puede hacerlo mejor. La sociedad lo reclama.

El Comité Científico Asesor en Sismos de la Ciudad de México

En septiembre de 2018, la jefa de Gobierno estableció el Comité Científico Asesor en Sismos de la Ciudad de México (CCA-Sismos). El CCA-Sismos es un cuerpo colegiado que opina y propone acciones para mejorar la seguridad y resiliencia sísmica de la urbe. Una de las propuestas elaboradas por el CCA-Sismos fue la de desarrollar la Ley de Edificación e Infraestructura Urbana de la Ciudad de México, que aquí se ha resumido. Esta propuesta ha sido bienvenida por el gobierno de la Ciudad de México.

Lo expresado en este artículo es responsabilidad exclusiva de los autores

Otros

Mantenimiento Profesionalización

Incentivar y facilitar

Construcción de buena calidad Innovación y adopción de nuevas tecnologías

Integridad y respeto al Estado de derecho

Figura 5. Aspectos a incentivar y motivar por el reglamento y sus normas.

¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

Gemelos digitales en infraestructura civil

Un gemelo digital es un concepto aplicable al ciclo de vida de los activos de infraestructuras. En este artículo se expone cómo se construye un gemelo digital y qué beneficios tiene para el aprovechamiento de activos.

GABRIEL T.

AYORA TOBILLA

Ingeniero civil con experiencia en la gestión de proyectos y diseño de infraestructura vial en México. Actualmente trabaja en la implementación de herramientas digitales en la construcción. El concepto de gemelo digital surgió en la década de 1990, y sus primeras aplicaciones tuvieron lugar en la industria aeroespacial alrededor del año 2010, cuando la NASA empezó a implementarlos para administrar el ciclo de vida de proyectos de desarrollo de nuevos vehículos y componentes, desde su concepción hasta la construcción de prototipos y la propia fabricación (Caruso et al., 2010); aunque ha tenido una gran penetración en la ingeniería de productos, líneas de fabricación, etc., aún no ha alcanzado su inserción en el ámbito de la infraestructura.

Qué es un gemelo digital

Existen varias definiciones de gemelo digital. La más aceptada y general es la que difundió un consorcio interesado en hacer avanzar esta tecnología: “un gemelo digital es la representación de procesos y entidades reales, sincronizada a una frecuencia y fidelidad específicas”. Otra empresa especializada en softwares define al gemelo digital como la representación de un activo físico, proceso o sistema que está siendo continuamente monitoreado, y cuyos datos permiten obtener un mejor entendimiento del activo para su capitalización y aprovechamiento.

Aun así, persisten dudas: ¿cómo se crea un gemelo digital?, ¿cómo puede beneficiar al desarrollo de la infraestructura en México? Tal vez se entienda mejor con un ejemplo: imaginemos una planta energética que está totalmente instrumentada, y cuyos sensores permiten detectar fugas y fallas, medir la energía generada, la demanda a lo largo del día, etc. Todos estos datos recolectados a través del tiempo permiten entender mejor cómo funciona esa planta, ajustar y calibrar el comportamiento del activo en el entorno digital y crear un gemelo digital cada vez más fiel de la planta, de manera tal que es posible anticiparse a la demanda, determinar el horario y fecha más adecuados para las paradas de mantenimiento programadas, simular y probar cambios en la planta antes de implementarlos físicamente, simular fallas en los elementos críticos a fin de generar mejores planes de contingencia, a la vez que monitorear toda la operación en tiempo real de manera remota o local, así como muchos otros flujos de trabajo, algunos incluso desconocidos en este momento.

Es necesario desmitificar el concepto, dejar de pensarlo como demasiado complicado, demasiado costoso o demasiado futurista, para empezar a pensar en todas las ventajas que se pueden obtener de los millares de activos que aprovechamos día con día, además de los que vamos creando con el paso del tiempo.

Entendiendo mejor la utilidad del gemelo digital y sus beneficios en la construcción y mantenimiento de la infraestructura del país se puede pensar en tener gemelos digitales de puentes, edificios, carreteras e incluso de ciudades. De hecho, existen ya gemelos digitales de todos los activos mencionados, no como pruebas de concepto ni como prototipos, sino como activos totalmente operacionales que apoyan a gobiernos, operadores y diseñadores para hacer un mejor aprovechamiento de ellos.

Espacio real

Modelo de duplicación de información

Espacio virtual

Datos

Información

Procesos

Figura 1. Concepto temprano de gemelo digital.

Gemelos digitales en infraestructura civil

Si bien a menudo el gemelo digital se entiende como una progresión natural de los modelos BIM (Building Information Modeling o Modelado de Información de la Construcción), es importante hacer notar que ambos son distintos y sus objetivos son también diferentes. Mientras que BIM es una metodología que apunta principalmente a eficientar la colaboración de equipos multidisciplinarios, sobre todo durante la fase de diseño y construcción de un activo, el gemelo digital busca hacer eficiente el aprovechamiento del activo en sí. Con estas breves descripciones podría pensarse que BIM antecede al gemelo digital, cuando no es así. De la misma manera en que BIM es mucho más que un modelo digital tridimensional enriquecido con datos relevantes en sus elementos, el gemelo digital es mucho más que un sistema de administración de activos, y no necesariamente uno antecede al otro.

Para crear un gemelo digital no es necesario iniciar desde un modelado tridimensional inteligente. Los actuales flujos digitales de trabajo avanzados permiten comenzar a capturar los activos existentes como mallas de realidad, y, en el caso de activos lineales, se puede iniciar incluso con su representación en sistemas de información geográfica, siempre que se cuente con los datos y la instrumentación para empezar a obtener resultados de su implementación, eficiencia operacional, detección rápida de problemas, etcétera.

Como ingenieros, arquitectos, diseñadores y constructores, tendemos a pensar en la infraestructura en términos de su construcción, pero ¿qué hay acerca de la operación y el mantenimiento? Un activo cuya construcción puede tomar uno o diez años puede ser aprovechado por muchos años más. Hay activos en el mundo que sobrepasan los cien años de operación, como el Canal de Panamá; con esto en mente, ¿dónde tiene más sentido eficientar los procesos y disminuir los costos?, ¿durante las fases de diseño y construcción, o durante las fases de operación y mantenimiento? ¿Y por qué no en todas?

Activo físico

Ingeniería

• Especificaciones • Dibujos • Documentos • Modelos • Análisis • Geotecnia • Equipos

Operaciones

• IoT entradas • Sensores • Drones • Cámaras • LiDAR • Nubes de puntos

Gemelo digital

3D/XR

Visualización inmersiva

4D

Línea de tiempo del cambio

Información

• Etiquetas de activo • Órdenes de trabajo • Registros de mantenimiento • Registros de inspección

AI/ML

Análisis Visibilidad

Figura 2. Los gemelos digitales se actualizan continuamente con datos del activo físico. Estos datos se utilizan para comprender y modelar el rendimiento del activo.